JP2008118840A - 電動機のステータ、電動機のステータの製造方法、及び電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータのティース部又はバックヨーク部で起こる磁束漏れを抑制することができるステータ、ステータの製造方法、及び当該ステータを備える電動機である。
【解決手段】環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の半径方向に突出する複数のティース部と、を含む電動機のステータであって、前記ティース部の側面及び前記バックヨーク部の側面のうち少なくともいずれか一方に磁気シールドを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、電動機のステータ、電動機のステータの製造方法、及び電動機の技術に関する。

電動機は、ステータとロータとを備え、ステータとロータが電磁気的に相互作用することにより、ロータを回転させ、駆動力を発生させる。

図１は、電動機に使用されるステータの模式図である。図１に示すように、ステータ１は、環状のバックヨーク部１０と、バックヨーク部１０の半径方向に突出する複数のティース部１２とを有する。複数のティース部１２のそれぞれには、巻線が集中巻きされたコイル（不図示）を有する。図２は、図１に示す点線枠ｘにおけるステータ１の拡大模式図である。一般的に、ステータ１は、バックヨーク分割部（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・）とティース部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・）とを備えるステータ分割コア（２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・）が環状に配置されたものである。上記でも説明したように、ティース部１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれには、巻線が集中巻きされたコイル（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）を有する。

図３は、図２に示すステータ１の磁束の流れを示す模式図である。図３に示すように電動機を構成するロータ１４は、ステータ１の内周側に配置されており、ロータ１４は、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された永久磁石（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，・・・）を有する。電動機の稼動時には、例えば、ティース部１２ａのコイル１６ａに電流を流すことによって、近接する永久磁石１８ａからティース部１２ａ内、バックヨーク分割部１０ａ内、バックヨーク分割部１０ｂ内、ティース部１２ｂ内、永久磁石１８ｃへと磁束が流れる（図３に示す矢印ａ）。図３に示す矢印ａは、電動機の稼動時の理想的な磁束の流れを表している。この際、電動機は安定したトルクを発生する。

しかし、電動機のうち、高出力が要求されるハイブリッド自動車、電気自動車等に使用されるモータの場合、図３に示す理想的な磁束の流れ（矢印ａ）の他に、例えば、ティース部１２ａ、バックヨーク分割部１０ａから外部へ磁束が洩れてしまう磁束洩れが起こる。この磁束漏れが起こると、モータのトルクが低下する。

ステータ１で起こる磁束洩れの例について以下説明する。図４は、図２に示すステータ１の模式図であって、ティース部から他のティース部への磁束洩れの一例を説明するための図である。高出力が要求されるモータの稼動時には、図４の矢印ｂに示すように、永久磁石１８ａからティース部１２ａ内、バックヨーク分割部１０ａ内、バックヨーク分割部１０ｂ内、ティース部１２ｂ内へと磁束が流れるが、永久磁石１８ｃに流れず、ティース部１２ａ内へと磁束が流れる（磁束漏れ）場合がある。特に、ティース部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・）からコイル（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，・・・）が抜けるのを防止するために、ティース部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・）に鍔部（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・）が設けられている場合には、鍔部から他の鍔部へ（例えば、ティース部１２ｂの鍔部２０ｂからティース部１２ａの鍔部２０ａへ）の磁束洩れが起こり易い。このような磁束漏れが起こると、永久磁石１８ａから出た磁束が永久磁石１８ｃに流れない状態、いわゆる磁束の閉回路状態になるため、ステータとロータ間の磁束密度が減少し、モータのトルクが低下する。

また、図５は、図２に示すステータ１の模式図であって、ティース部からバックヨーク部への磁束洩れの一例を説明するための図である。図５の矢印ｃに示すように、永久磁石１８ａからティース部１２ａ内、バックヨーク分割部１０ａ内へと流れる磁束が、ティース部１２ａ内からティース部１２ａの外部、バックヨーク分割部１０ａ（又はバックヨーク分割部１０ｂ）内へと流れる（磁束洩れ）場合がある。このように、ティース部１２ａ内からティース部１２ａの外部に流れる磁束は、近くに存在するコイル（例えばコイル１６ａ）を横切るため、一旦コイル１６ａに流れてしまう。この際、コイル１６ａは、磁束が流れたことによる渦電流を発生させ、渦電流損失（鉄損）を引き起こす。この渦電流損失により、モータのトルクが低下する。また、上記の磁束洩れは、代表的な例であり、高出力が要求されるモータの稼動時には、図１に示すティース部１２及びバックヨーク部１０のあらゆる所で、磁束漏れが発生する場合がある。

例えば、特許文献１には、ステータとモータの枠体の間に漏洩磁束シールドを設けることによって、ステータから洩れる磁束をモータの外部に漏らさないモータが提案されている。

また、例えば、特許文献２には、ステータのティース部に巻回されているコイルの側面に磁束遮蔽部材を設けることによって、ステータのティース部から洩れた磁束がコイルに流れることを防止するモータが提案されている。

実開昭６４−４７５４７号公報 特開２０００−３４１９１７号公報

しかし、特許文献１及び２のモータでは、ステータから洩れる磁束を外部に漏らさないもの、又はステータのティース部から洩れる磁束をコイルに流さないものであるが、ステータのティース部又はバックヨーク部で起こる磁束漏れを抑制することはできない。

本発明は、ステータのティース部又はバックヨーク部で起こる磁束漏れを抑制することができるステータ、ステータの製造方法、及び当該ステータを備える電動機である。

本発明は、環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の半径方向に突出する複数のティース部と、を含む電動機のステータであって、前記ティース部の側面及び前記バックヨーク部の側面のうち少なくともいずれか一方に磁気シールドを備える。

また、本発明は、環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の半径方向に突出する複数のティース部と、を含む電動機のステータであって、電動機の稼動時に、前記ティース部内に流れる磁束と略平行する前記ティース部の側面及び前記バックヨーク部内に流れる磁束と略平行する前記バックヨーク部の側面に、磁気シールドを備える。

また、前記電動機のステータにおいて、前記磁気シールドが、扁平粉により構成されることが好ましい。

また、前記電動機のステータにおいて、前記バックヨーク部及び前記ティース部は、磁性粉により構成されており、前記磁気シールドは、前記磁性粉の体積平均粒径より小さい体積平均粒径を有する磁性粉により構成されていることが好ましい。

また、前記電動機のステータにおいて、前記磁気シールドの磁性粉は、扁平粉であることが好ましい。

また、前記電動機のステータにおいて、前記バックヨーク部及び前記ティース部の磁性粉の体積平均粒径は、５０μｍ以上〜５００μｍ以下の範囲であり、前記磁気シールドの磁性粉の体積平均粒径は、１０μｍ以上〜５０μｍ未満の範囲であることが好ましい。

また、前記電動機のステータにおいて、前記磁気シールドの磁性粉が、Ｆｅ−Ｓｉ系合金であり、前記Ｆｅ−Ｓｉ系合金中のＳｉの含有量が１〜３重量％であることが好ましい。

また、本発明は、環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の半径方向に突出する複数のティース部と、を含む電動機のステータの製造方法であって、前記ティース部の側面及び前記バックヨーク部の側面のうち少なくともいずれか一方に磁気シールドを加圧成形する。

また、本発明は、環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の半径方向に突出する複数のティース部と、を含む電動機のステータを有する電動機であって、前記電動機のステータが、前記ディース部の側面及び前記バックヨーク部の側面のうち少なくともいずれか一方に磁気シールドを備える。

本発明によれば、ティース部の側面及びバックヨーク部の側面のうち少なくともいずれか一方に磁気シールドを備えることによって、ティース部又はバックヨーク部での磁束漏れを抑制することができるステータ及び当該ステータを備える電動機を提供することができる。

また、本発明によれば、ティース部の側面及びバックヨーク部の側面のうち少なくともいずれか一方に磁気シールドを加圧成形することによって、ティース部又はバックヨーク部での磁束漏れを抑制することができるステータの製造法を提供することができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。

図６は、本発明の実施形態に係るステータの構成の一例を示す模式図である。図６に示すように、ステータ３は、環状のバックヨーク部２２と、バックヨーク部２２の半径方向に突出する複数のティース部２４と、磁気シールド（不図示）と、を備えている。

ステータ３は、バックヨーク分割部と、ティース部とを備えるステータ分割コアが環状になるように複数個配置されたものでも、環状に一体成形されたバックヨーク部に、複数のティース部が配置されたものであってもよく、特に制限されるものではない。本実施形態では、ステータ分割コアが環状になるように複数個配置されたものを例として以下説明する。

図７は、図６に示す点線枠ｙにおけるステータ３の拡大模式図である。図８（イ）は、図７に示すＡ−Ａ線におけるステータ分割コア４の模式断面図であり、図８（ロ）は、図７に示すＢ−Ｂ線におけるステータ分割コア４の模式断面図である。図７又は８に示すようにステータ分割コア４は、バックヨーク分割部２２ａと、ティース部２４ａと、磁気シールド２６（図８に示す）とを備えている。また、図７に示すように、ティース部２４ａには、巻線が集中巻きされたコイル３２ａを有する。

図８に示すように、ティース部２４ａは、本体部２８ａと、鍔部３０ａと、を備えるものである。鍔部３０ａは、コイル３２ａが、本体部２８ａから抜けるのを防止するためのものである。コイル３２ａが樹脂等によって本体部２８ａに固定されている場合等では、必ずしも鍔部３２ａを設ける必要はない。

磁気シールド２６は、ティース部２４ａの側面及びバックヨーク分割部２２ａの側面のうち少なくともいずれか一方に備えられているものであればよい。上記ティース部２４ａの側面とは、ステータ１の内周側に配置されたロータの永久磁石（例えば図３に示す）とティース部２４ａとが対向する面（図８（イ），（ロ）の矢印Ｉ）以外の側面を指し、バックヨーク分割部２２ａの側面とは、他のバックヨーク分割部と接する面（図８（イ）の矢印ＩＩ）以外の側面を指す。

磁気シールド２６は、図８に示す本実施形態のステータ分割コア４のように、ティース部２４ａの側面及びバックヨーク分割部２２ａの側面全体に設けられるものに限られず、ティース部２４ａの側面及びバックヨーク分割部２２ａの側面の一部に設けられるものであってもよい。ティース部２４ａの側面及びバックヨーク分割部２２ａの側面の一部とは、例えば、鍔部３０ａと他の鍔部とが対向する鍔部３０ａの側面（図８（イ）の点線枠ｚ１）、ティース部２４ａを構成する本体部２８ａからバックヨーク分割部２２ａに切り替わるＬ字状側面（図８（イ）の点線枠ｚ２）等である。鍔部３０ａの側面及びＬ字状側面は、上記でも説明したように、磁束洩れが起こる代表的な箇所であり、少なくとも鍔部３０ａの側面及びＬ字状側面に磁気シールド２６を設けることによっても、磁束漏れを防止することは可能であり、電動機のトルクの低下を低減させることができる。

図９（イ）は、図７に示すＡ−Ａ線における他の実施形態に係るステータ分割コアの模式断面図であり、図９（ロ）は、図７に示すＢ−Ｂ線における他の実施形態に係るステータ分割コアの模式断面図である。図９（イ）及び（ロ）に示す矢印ｍ，ｎは、電動機の稼動時に、ステータ分割コア５内に流れる理想的な磁束を示すものである。上記で述べたように、電動機のうち、高出力が要求されるモータでは、ステータの至るところで磁束漏れが起こる。したがって、図９（イ）及び（ロ）に示すように、磁気シールド２６は、ティース部２４ａ内に流れる磁束と略平行するティース部２４ａの側面及びバックヨーク分割部２２ａ内に流れる磁束と略平行するバックヨーク分割部２２ａの側面に備えられていることが好ましい。また、図８に示す本実施形態のステータ分割コア４のように、ティース部の側面及びバックヨーク分割部の側面全体に、磁気シールド２６が備えられていることがより好ましい。

図１０は、本実施形態に用いられる磁気シールドの構成を示す模式断面図である。図１０に示すように、磁気シールド２６は、扁平粉２９の長軸（長径）Ｘを磁気シールド２６の厚み方向に層状に積層されることで所定の厚さに形成されたものである。また、扁平粉２９の長軸（長径）Ｘは、磁気シールド２６の長さ方向に揃えられている。ここで扁平粉とは、図１０に示す扁平粉の長軸（長径）Ｘと扁平粉の短軸（短径）Ｙとの割合（アスペクト比＝Ｘ／Ｙ）が、１．５より大きいものを言う。扁平粉の長軸Ｘ及び扁平粉の短軸Ｙは、測定顕微鏡（オリンパス社製、ＳＴＭ６型）により測定することができる。

図１０に示す矢印ｃは、磁束である。矢印ｃに示すように、磁束は、扁平粉２９の長軸Ｘに対する垂直方向、すなわち磁気シールド２６の厚み方向には流れ難く、扁平粉２９の長軸Ｘに沿っては流れやすい。したがって、磁気シールド２６は、ステータから洩れようとする磁束（矢印ｃ）の磁壁となるため、磁束漏れを抑制することができる。

扁平粉２９としては、例えば、純Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系等のＦｅ系金属（合金）、Ｃｕ系金属、Ａｌ系金属の粒子等が挙げられる。

また、扁平粉２９のアスペクト比は、１．５以上であればよいが、６〜１０の範囲が好ましい。

扁平粉２９の長軸Ｘ（長径）は、５０〜１０００μｍの範囲が好ましく、１８０〜５００μｍの範囲がより好ましい。また、扁平粉２９の短軸Ｙ（短径）は、５〜５００μｍの範囲が好ましく、３０〜１００μｍの範囲がより好ましい。扁平粉の長軸及び扁平粉の平均厚みが、上記範囲外であると、磁気シールド２６の強度が低下する場合がある。

磁気シールド２６の厚みは、ステータから磁束漏れを防止することができる厚みであれば特に制限されるものではないが、５〜１０００μｍの範囲が好ましい。

磁気シールド２６は、例えば、扁平粉２９を金型等に入れ、７００ＭＰａ〜１６００ＭＰａまでの圧力で加圧成形することによって得られる。

または、磁気シールド２６は、例えば、扁平粉２９と有機バインダとを混練機等により混合し、得られた混練物を射出成形機、又は押し出し成形機等によって成形することによって得られるものでもよい。有機バインダとしては、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルサルファイド等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂等の熱硬化性樹脂等を使用することができる。

図１１（イ）は、ステータ分割コアを構成するティース部及びバックヨーク分割部の材質が磁性粉である場合、図７に示すＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線におけるステータ分割コア４の模式断面図である。一方、図１１（ロ）は、ステータ分割コアを構成するティース部及びバックヨーク分割部の材質が電磁鋼板である場合、図７に示すＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線におけるステータ分割コア４の模式断面図である。図１１（イ）及び（ロ）に示すように、本実施形態の分割ステータコア４を構成するティース部２４ａ及びバックヨーク分割部２２ａは、磁性粉３８を加圧成形して得られるもの、電磁鋼板３３を分割ステータコア４の厚み方向（図１１（ロ）に示す矢印ｓ）に積層し、接着等によって一体成形して得られるものでもよい。

磁性粉３８の形状は、球状でも扁平状でも特に制限されるものではない。磁性粉３８としては、例えば、純Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系等の金属（合金）が挙げられる。一方、電磁鋼板３３は、無方向性電磁鋼板及び方向性電磁鋼板いずれであっても良い。

図１４は、図７のＡ−Ａ線におけるステータ分割コア４の構成の他の一例を示す模式断面図である。図１４に示すように、バックヨーク分割部２２ａ及びティース部２４ａは、磁性粉３８ａの成形体であり、磁気シールド２６は、磁性粉３８ａの体積平均粒径より小さい体積平均粒径を有する磁性粉３８ｂの成形体である。

バックヨーク分割部２２ａ及びティース部２４ａに用いられる磁性粉３８ａの体積平均粒径より、小さい体積平均粒径を有する磁性粉３８ｂを磁気シールド２６に用いることによって、磁気シールド２６の単位体積当たりの磁壁を増加させることができるため、ステータの磁束漏れを抑制することができる。

また、バックヨーク分割部２２ａ及びティース部２４ａの磁性粉３８ａより体積平均粒径の小さい磁気シールド２６の磁性粉３８ｂは、扁平粉であることがより好ましい。上記でも説明したように、磁気シールド２６が、扁平粉の成形体であれば、もともと磁気シールド２６の厚み方向に対して磁束は流れ難い（例えば図１０に示す）。したがって、より効果的にバックヨーク部２２ａ及びティース部２４ａから洩れようとする磁束に対して磁気シールド２６が磁壁となり、ステータの磁束漏れを抑制することができる。

また、バックヨーク分割部２２ａ及びティース部２４ａに用いられる磁性粉３８ａの体積平均粒径より、磁気シールド２６に用いられる磁性粉３８ｂの体積平均粒径を小さくすることによって、ステータの渦電流損失を低減させることもできる。モータの回転数を高くするために、モータの駆動周波数を上げると、ステータの表面（すなわち、ティース部２４ａ又はバックヨーク分割部２２ａの表面）に磁束が集中し、渦電流損失が大きくなる。図１５は、成形体を構成する磁性粉の体積平均粒径と成形体の渦電流損失との関係を示す図である。図１５に示すように、成形体を構成する磁性粉の体積平均粒径を小さくすれば、成形体の渦電流損失は小さくなる。したがって、モータの駆動周波数を上げて、ステータの表面に磁束が集中しても、バックヨーク分割部２２ａ及びティース部２４ａに用いられる磁性粉３８ａの体積平均粒径より、小さい体積平均粒径を有する磁性粉３８ｂ（磁気シールド２６）が、ステータの表面にあるため、ステータの渦電流損失を低減させることができる。渦電流損失は、Ｂ−Ｈアナライザー（岩崎通信機社製 ＳＹ−８２３２）により、測定することができる。

バックヨーク分割部２２ａ及びティース部２４ａの磁性粉３８ａの体積平均粒径は、５０μｍ以上〜５００μｍ以下の範囲であることが好ましい。バックヨーク分割部２２ａ及びティース部２４ａの磁性粉３８ａの体積平均粒径が、上記範囲外であると、ステータの強度が低下する場合や、鉄損が著しく悪化する場合がある。また、磁気シールド２６の磁性粉３８ｂの体積平均粒径は、１０μｍ以上〜５０μｍ未満の範囲であることが好ましい。磁気シールド２６の磁性粉３８ｂの体積平均粒径が、１０μｍより小さいとヒステリシス損失が大幅に悪化する場合があり、５０μｍ以上であると、ステータの渦電流損失を増加させる場合がある。体積平均粒径は、測定顕微鏡（オリンパス社製、ＳＴＭ６型）、レーザー回析式粒度分布測定装置等により測定することができる。

上記説明したように、磁気シールド２６の磁性粉３８ｂとしては、例えば、純Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ｃｒ系等が挙げられるが、ステータの渦電流損失を低減させる点で、Ｆｅ−Ｓｉ系合金であることが好ましく、Ｆｅ−Ｓｉ系合金中のＳｉの含有量が１〜３重量％であるＦｅ−Ｓｉ系合金がより好ましい。図１６は、成形体の磁性粉がＦｅ−Ｓｉ系合金である場合のＳｉ含有量と成形体の渦電流損失との関係を示す図である。図１６に示すように、Ｆｅ−Ｓｉ系合金中のＳｉ含有量が増加するにつれて、渦電流損失が低減する。Ｆｅ−Ｓｉ系合金中のＳｉの含有量が３重量％より多いと、磁気シールドの強度が低下する場合がある。

本実施形態に係るステータ３は、図７に示すステータ分割コア４を環状に配置した後に、外周を非磁性リング等により固定し、焼きばめし、一体化させることによって得られる。また、本実施形態に係るステータ３は、全て磁気シールド２６を備えるステータ分割コア４によって構成されるものに限られない。例えば、磁気シールド２６を備えるステータ分割コア４と磁気シールドを備えないステータ分割コア（従来使用されているもの）とを交互に又はランダムに配置したステータであってもよい。

このように、本実施形態に係るステータは、ティース部及びバックヨーク部に磁気シールドを備えることによって、磁束漏れを抑制することができる。したがって、本実施形態に係るステータが、高出力が要求されるモータに使用される場合でも、モータのトルクの低下を抑制することができる。

次に本実施形態に係るステータの製造方法について説明する。

本実施形態に係るステータの製造方法は、ティース部の側面及びバックヨーク部の側面のうち少なくともいずれか一方に磁気シールドを加圧成形するものである。

本実施形態に係るステータを構成するティース部及びバックヨーク部に磁性粉を用いた場合を例として、以下説明する。

図１２は、本実施形態に係るステータの製造方法を説明するための図である。図１２に示す金型３２は、本実施形態に係るステータを形成するための金型の一部断面を示すものである。金型３２は、バックヨーク部を形成するためのバックヨーク形成部３４及びティース部を形成するためのティース形成部３６を有する。

上記磁気シールドの加圧成形は、図１２に示すように、上記説明した磁気シールド２６を金型３２に接着剤又は下記の方法等によって貼り付けた後、上記説明した磁性粉３８を金型に投入し、加圧成形するものである。加圧成形する圧力は、７００〜１６００ＭＰａの範囲であることが好ましく、１１００〜１６００ＭＰａの範囲であることがより好ましい。上記範囲外では、磁気シールド２６がティース部及びバックヨーク部の側面に成形されない場合がある。

また、磁気シールドの加圧成形は、必ずしも上記に限定されるものではない。例えば、磁性粉３８を金型３２に投入し、加圧成形した加圧成形品に、磁気シールド２６を接着剤等により貼り付けるものであってもよい。または、上記説明した扁平粉２９を金型３２に接着剤又は下記の方法によって貼り付けた後、加圧成形し磁気シールドを成形した後、磁性粉３８を投入し、加圧成形（圧力は、上記の範囲である）するものであってもよい。さらに、または、扁平粉２９を金型３２に接着剤又は下記の方法によって貼り付けた後、磁性粉３８を投入し、加圧成形（圧力は、上記の範囲である）するものであってもよい。

扁平粉２９又は磁気シールド２６を金型３２に貼り付ける方法としては、金型３２に静電気を発生させることによって、金型３２に扁平粉２９又は磁気シールド２６を貼り付けるものであってもよい。金型３２に静電気を発生させることによって、加圧成形前に金型３２から扁平粉２９又は磁気シールド２６が、剥がれることを抑制することができる。

または、金型３２に磁場をかけることによって、金型３２に扁平粉２９又は磁気シールド２６を貼り付けるものであってもよい。金型３２に磁場をかけることによって、加圧成形前に金型３２から、扁平粉２９又は磁気シールド２６が、剥がれることを抑制することができる。

または、扁平粉２９と上記で述べたバインダ樹脂とを混合し、混練物を金型３２に塗布するものであってもよい。混練物は、粘性があるため、表面張力によって、加圧成形前に金型３２から、扁平粉２９が剥がれることを抑制することができる。

また、扁平粉２９又は磁気シールド２６を金型３２に貼り付ける前に、金型３２に鉱油、合成油、グリース等の潤滑剤を塗布することが好ましい。潤滑剤を塗布することによって、金型３２から加圧成形後の本実施形態に係るステータを剥離しやすくすることができる。

次に、本実施形態に係るステータを構成するティース部及びバックヨーク部に電磁鋼板を用いる場合を例として、以下説明する。

電磁鋼板を用いる場合の上記磁気シールドの加圧成形は、プレス装置等により打ち抜き加工された複数の電磁鋼板を積層して一体化したステータに磁気シールドを接着剤等により貼り付けるものである。

このように、本実施形態に係るステータの製造方法では、ステータを構成するバックヨーク部及びティース部に磁気シールドを設けることによって、磁束漏れを抑制したステータを製造することができる。

次に、本実施形態に係るステータを備える電動機について説明する。

図１３は、本実施形態に係る電動機の構成の一例を示す模式図である。電動機は、ＡＣモータ、ＳＲモータ、クローポール型モータ等のパルスモータ等特に制限されるものでない。本実施形態では、ＳＲモータ（以下単にモータと呼ぶ）を例に以下説明する。図１３に示すように、モータ６は、ステータ４０、ロータ４２、ステータ４０及びロータ４２を収容する枠体（不図示）を備えている。ステータ４０は、上記説明したステータ（例えば、図６に示すステータ３）と同様の構成を有し、ティース部（５０ａ，５０ｂ，・・・）及びバックヨーク部５２の側面のうち少なくともいずれか一方に、磁気シールド（不図示）を備えるものである。また、ステータ４０は、枠体の内側に固定されている。

ロータ４２は、シャフト４４、ロータコア４６を備えるものである。図１３に示すようにロータ４２は、中央に配設されたシャフト４４の周りにロータコア４６が固定されている。また、ロータ４２は、ステータ４０との間に所定のギャップを有するように挿入配置されている。

ロータコア４６には、複数の永久磁石（４８ａ，４８ｂ，・・・）が設けられている。また、ロータコア４６は、プレス装置により打ち抜き加工された複数の上記電磁鋼板を積層して一体化すること等により構成されている。ロータコア４６の構成はこれに限定されるものではなく、上記磁性粉を金型に投入し加圧成形されたものであってもよい。シャフト４４は、枠体にベアリング（不図示）を介して支持されている。

次に、本実施形態に係るモータ６の稼動について説明する。例えば、ステータ４０のティース部５０ａのコイル（不図示）に電流を流すことによって、永久磁石４８ａからティース部５０ａ内へ磁束が流れ、永久磁石４８ａがティース部５０ａに引きつけられる。さらに、別のティース部５０ｂのコイル（不図示）に電流を流すことによって、他の永久磁石４８ｂがティース部５０ｂに引き付けられる。これを連続的に行うことによってロータ４２が回転し、トルクが発生する。

永久磁石４８ａから発生する磁束は、ティース部５０ａ内を通り、バックヨーク部５２へと流れる。しかし、ティース部５０ａ、及びバックヨーク部５２から磁束が洩れると、永久磁石４８ａを引きつける力が弱くなるため、トルクが低下する。本実施形態に係るモータ６は、ティース部（５０ａ，５０ｂ，・・・）及びバックヨーク部５２の側面に磁気シールドを備えているため、ティース部（５０ａ，５０ｂ，・・・）及びバックヨーク部５２からの磁束漏れを抑制することができる。

以上、図１３により本実施形態に係るモータについて説明したが、モータの構成は、これに限定されるものではなく、例えば、永久磁石がロータコア内に埋め込まれた埋め込み型モータ等であってもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは、本発明に含まれるものである。

電動機に使用されるステータの模式図である。 図１に示す点線枠ｘにおけるステータ１の拡大模式図である。 図２に示すステータ１の磁束の流れを示す模式図である。 図２に示すステータ１の模式図であって、ティース部から他のティース部への磁束洩れの一例を説明するための図である。 図２に示すステータ１の模式図であって、ティース部からバックヨーク部への磁束洩れの一例を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るステータの構成の一例を示す模式図である。 図６に示す点線枠ｙにおけるステータ３の拡大模式図である。 図７に示すステータ分割コア４の模式断面図である。 図７に示す他の実施形態に係るステータ分割コアの模式断面図である。 本実施形態に用いられる磁気シールドの構成を示す模式断面図である。 ステータ分割コアを構成するティース部及びバックヨーク分割部の材質が磁性粉及び電磁鋼板である場合、図７に示すＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線におけるステータ分割コア４の模式断面図である。 本実施形態に係るステータの製造方法を説明するための図である。 本実施形態に係る電動機の構成の一例を示す模式図である。 図７のＡ−Ａ線におけるステータ分割コア４の構成の他の一例を示す模式断面図である。 成形体を構成する磁性粉の体積平均粒径と成形体の渦電流損失との関係を示す図である。 成形体の磁性粉がＦｅ−Ｓｉ系合金である場合のＳｉ含有量と成形体の渦電流損失との関係を示す図である。

符号の説明

１，３，４０ ステータ、２ａ，２ｂ，２ｃ，４，５ ステータ分割コア、６ モータ、１０，２２，５２ バックヨーク部、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，２２ａ バックヨーク分割部、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，２４，２４ａ，５０ａ，５０ｂ ティース部、１４，４２ ロータ、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，３２ａ コイル、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 永久磁石、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、３０ａ 鍔部、２６ 磁気シールド、２８ａ 本体部、２９ 扁平粉、３２ 金型、３３ 電磁鋼板、３４ バックヨーク形成部、３６ ティース形成部、３８，３８ａ，３８ｂ 磁性粉、４４ シャフト、４６ ロータコア、４８ａ，４８ｂ 永久磁石。

Claims (9)

1. 環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の半径方向に突出する複数のティース部と、を含む電動機のステータであって、
   前記ティース部の側面及び前記バックヨーク部の側面のうち少なくともいずれか一方に磁気シールドを備えることを特徴とする電動機のステータ。
2. 環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の半径方向に突出する複数のティース部と、を含む電動機のステータであって、
   電動機の稼動時に、前記ティース部内に流れる磁束と略平行する前記ティース部の側面及び前記バックヨーク部内に流れる磁束と略平行する前記バックヨーク部の側面に、磁気シールドを備えることを特徴とする電動機のステータ。
3. 請求項１又は２記載の電動機のステータであって、前記磁気シールドが、扁平粉により構成されることを特徴とする電動機のステータ。
4. 請求項１又は２記載の電動機のステータであって、前記バックヨーク部及び前記ティース部は、磁性粉により構成されており、前記磁気シールドは、前記磁性粉の体積平均粒径より小さい体積平均粒径を有する磁性粉により構成されていることを特徴とする電動機のステータ。
5. 請求項４記載の電動機のステータであって、前記磁気シールドの磁性粉は、扁平粉であることを特徴とする電動機のステータ。
6. 請求項４又は５記載の電動機のステータであって、前記バックヨーク部及び前記ティース部の磁性粉の体積平均粒径は、５０μｍ以上〜５００μｍ以下の範囲であり、前記磁気シールドの磁性粉の体積平均粒径は、１０μｍ以上〜５０μｍ未満の範囲であることを特徴とする電動機のステータ。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の電動機のステータであって、前記磁気シールドの磁性粉が、Ｆｅ−Ｓｉ系合金であり、前記Ｆｅ−Ｓｉ系合金中のＳｉの含有量が１〜３重量％であることを特徴とする電動機のステータ。
8. 環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の半径方向に突出する複数のティース部と、を含む電動機のステータの製造方法であって、
   前記ティース部の側面及び前記バックヨーク部の側面のうち少なくともいずれか一方に磁気シールドを加圧成形することを特徴とする電動機のステータの製造方法。
9. 環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の半径方向に突出する複数のティース部と、を含む電動機のステータを有する電動機であって、
   前記電動機のステータが、前記ディース部の側面及び前記バックヨーク部の側面のうち少なくともいずれか一方に磁気シールドを備えることを特徴とする電動機。